虛擬機組網技術在網絡實驗教學中的應用

谷豐 華南農業大學公共基礎課實驗教學中心，廣東 廣州 510642

虛擬機組網技術在網絡實驗教學中的應用

谷豐 華南農業大學公共基礎課實驗教學中心，廣東 廣州 510642

引言

計算機網絡課程有很多實踐性的實驗，如“組網技術”、“服務器的配置與管理”、“局域網組建”等，因此其實驗教學是非常重要的。然而目前網絡實驗教學存在各種各樣的問題，從硬件設施方面來說，很多高校網絡實驗室資源有限，而計算機相關專業的學生很多，且每個網絡實驗需要幾臺服務器和若干臺異種操作系統客戶機，網絡實驗室分配給每個班的實驗時間非常有限，從而造成了學校投入雖加大，而資源浪費嚴重[1]。從實際操作方面來說，有一部分實驗對電腦是有破壞性的，如磁盤分區實驗，考慮到維護工作量太大的問題而不能讓學生直接在真實機上操作[2]。在這種情況下，將虛擬機VMware軟件應用于網絡實驗教學，可以有效解決上述網絡實驗教學中出現的各種問題。

虛擬機技術的發展已經有幾十年的歷史，近幾年更是火爆，虛擬機越來越受到企業和媒體的關注[3]。虛擬機是指運行在Windows平臺上的一個應用程序，它利用軟件的方法來模擬硬件。這個虛擬出來的計算機和真實的計算機幾乎完全一樣，它擁有真實計算機擁有的硬件設備：C P U、內存、硬盤、顯卡、聲卡、網卡、軟驅等,當然這些都是虛擬出來的。我們能夠在虛擬機上做任何可以在真實計算機上進行的所有操作，如開機、關機、對硬盤進行格式化、設置BIOS，而所有這些操作對主機沒有任何影響。在虛擬機崩潰時可直接將其刪除而不影響主機，同樣主機崩潰后也不會影響虛擬機，可以在下次重裝系統后再加入先前創建的虛擬機，繼續使用它。使用虛擬機軟件可以在一臺計算機上使用多個操作系統，不但方便，而且安全。虛擬機的這些特點非常適用于進行實驗或進行程序開發與測試。目前，虛擬機軟件有很多，如VMWare、VirtualPC、twoOStwo、simics、VGS、Virtual Server、Cherry OS、SkyEye等都屬此類。本文將以應用廣泛,功能強大的VMWare構建Windows和Linux操作系統實現虛擬機組網技術的網絡實驗教學。

從圖1可看出,虛擬機是操作系統之中運行的軟件，利用其功能，可創建多個與宿主操作系統不同的客戶操作系統，并進一步在客戶操作系統中安裝各種應用軟件[4]。

圖1 虛擬機體系結構

1.用VMware構建Windows操作系統實驗環境

網絡操作系統課程的實驗主要有操作系統平臺的安裝、服務器配置等。以Windows Server 2003為平臺，在VMware WorkStation6.5上安裝并配置Windows Server 2003和Windows XP虛擬機。操作步驟如下：

（1）啟動VMware，新建一臺虛擬機，使用NAT的網絡連接模式。把Windows Server 2003光盤鏡像文件（iso文件）存入硬盤的指定目錄，點擊VMware菜單，打開設置窗口，點擊“CDROM”，在右側選中“使用ISO鏡像”，指向Windows Server 2003光盤鏡像文件。接著啟動虛擬機，把Windows Server 2003安裝到虛擬機中。右擊桌面上的“網上鄰居”圖標并選擇“屬性”命令打開“網絡連接”窗口；右擊“本地連接”并選擇“屬性”命令打開本地連接的屬性設置窗口；雙擊打開“Internet協議（TCP/IP）”，選中“使用下面的IP地址”項，然后在IP地址中輸入“192.168.1.1”，子網掩碼設置為“255.255.255.0”，單擊“確定”。

（2）啟動VMware，新建一臺虛擬機，使用NAT的網絡連接模式。把Windows XP光盤鏡像文件（iso文件）存入硬盤的指定目錄，點擊VMware菜單，打開設置窗口，點擊“CD-ROM”，在右側選中“使用ISO鏡像”，指向Windows XP光盤鏡像文件。接著啟動虛擬機，把Windows XP安裝到虛擬機中。右擊桌面上的“網上鄰居”圖標并選擇“屬性”命令打開“網絡連接”窗口；右擊“本地連接”并選擇“屬性”命令打開本地連接的屬性設置窗口；雙擊打開“Internet協議（TCP/IP）”，選中“使用下面的IP地址”項，然后在IP地址中輸入“192.168.1.2”，子網掩碼設置為“255.255.255.0”，單擊“確定”。

圖2 Windows虛擬機

2.虛擬機組網技術的網絡實驗設計

虛擬機組網技術的網絡實驗設計了以下實驗項目，并根據實驗項目在課程中地位的不同分為基礎實驗、綜合實驗兩大類。

(1)基礎實驗項目包括Windows Server 2003系統的安裝；DHCP、DNS、FTP、Web服務器的配置；虛擬機和物理主機互聯；防火墻軟件的安裝和應用；代理服務器軟件的安裝和應用；注冊表的操作和維護；系統進程和服務的查看和維護；系統漏洞掃描。

(2)綜合實驗項目包括網絡的組建與維護；子網劃分；木馬、拒絕服務攻擊等黑客攻擊方法；利用OPNET仿真CSMA/CD信道訪問協議；利用OPNET進行網絡性能測試和分析；利用NetSim進行路由器的配置；利用NetSim進行交換機的配置。

3.結束語

在虛擬機的實驗環境下，學生可以隨心所欲地利用虛擬機提供的各種硬件和軟件環境來做各種實驗。這更有利于學生發揮主動性，有利于培養學生的創造性和創新能力。虛擬機技術的推廣和普及，必將對計算機的實踐學習產生重要作用。

[1]方向陽.“虛擬機”在實驗教學中的應用探索[J].中國現代教育裝備.2006年第11期(總第45期)，第34-35頁

[2]杜化美,張更路,吳亞峰.虛擬機在實驗教學中的應用[J].電腦知識與技術.2008年第4期，第979-980頁

[3]何珍祥,任文.計算機實驗教學的利器——虛擬機之應用研究[J].高校實驗室工作研究.2010年6月,總第104期第2期，第53-54頁

[4]郝尚英.淺談虛擬機在計算機教學中的應用[J].新課程(教育學術).2010第7期,第87頁

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.13.083

谷豐 男（漢族），湖南吉首人，華南農業大學計算機公共基礎課實驗教學中心教師，本科，主要研究方向：虛擬機技術、網絡實驗。